(57)【要約】      （修正有）【課題】ドライバビリティ及び燃費を担保しつつプレイグニッションの発生を有効に予防し得る内燃機関を提供する。【解決手段】本発明に係る内燃機関たるエンジンの電子制御装置は、検出されたエンジンの回転数が所定値以下であり且つ検出された吸気圧が所定値以上に高くなる所定の運転領域をプレイグニッション発生領域ＰＩＡに設定し、運転状態が前記プレイグニッション発生領域ＰＩＡに近づくと、特定の気筒への燃料の供給を停止する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒に燃料をそれぞれ供給する手段と、エンジンの回転数を検出する手段と、吸気圧を検出する手段とを備えた内燃機関であって、
上記検出されたエンジンの回転数が所定値以下であり且つ検出された吸気圧が所定値以上に高くなる所定の運転領域をプレイグニッション発生領域に設定し、
運転状態が前記プレイグニッション発生領域に近づくと、気筒への燃料の供給を停止することを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火花点火を行う内燃機関に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、火花点火式の内燃機関において、ある特定の運転領域においては火花点火を行う前に供給された燃料が自己着火してしまうという、プレイグニッションが生じることが知られている。そしてこのプレイグニッションが生じると、ドライバビリティの悪化のみならずエンジンに過度の衝撃が加わることで、エンジン自体の耐久性にも悪影響を及ぼし得ることが知られている。これまで、複数の気筒を備えた内燃機関において、プレイグニッションが生じた気筒を判別する手段と、プレイグニッションが生じた気筒への燃料供給を停止する手段とを設けたものが提案されている(例えば、特許文献１参照)。
【０００３】
しかしながら、上記特許文献に記載されたような技術ではプレイグニッションが既に起こってから当該プレイグニッションに対する処置を行うものであるため、エンジンを有効に保護し得るものとはなっていない。また当該プレイグニッションを回避する点のみを考えると、予め点火時期を遅らせて圧縮行程中に点火することも考えられる。しかしながら圧縮行程中に点火すれば、それはトルクの低下や燃費の低下を別途招来してしまうこととなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平４−１７１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような不具合に着目したものであり、ドライバビリティ及び燃費を担保しつつプレイグニッションの発生を有効に予防し得る内燃機関を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。
【０００７】
すなわち本発明に係る内燃機関は、複数の気筒に燃料をそれぞれ供給する手段と、エンジンの回転数を検出する手段と、吸気圧を検出する手段とを備えたものであって、上記検出されたエンジンの回転数が所定値以下であり且つ検出された吸気圧が所定値以上に高くなる所定の運転領域をプレイグニッション発生領域に設定し、運転状態が前記プレイグニッション発生領域に近づくと、気筒への燃料の供給を停止することを特徴とする。
【０００８】
このようなものであれば、エンジンの運転領域がプレイグニッション発生領域に近づくと、燃料の供給停止によりトルク変動を発生させてドライバビリティを意図的に悪化させることで運転者にプレイグニッション発生領域へ接近していることを違和感として気付かせることができる。これにより、運転中に違和感を感じた運転者は例えばギア若しくはアクセル量を変更することで、運転領域がプレイグニッション発生領域に突入することを未然に防止することができる。その結果、点火時期を変更することなくプレイグニッションによるエンジンの損傷を有効に回避することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ドライバビリティ及び燃費を担保しつつプレイグニッションの発生を有効に予防し得る内燃機関を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態の概略構成を示す構成説明図。
【図２】同実施形態に係る内燃機関の挙動を模式的に説明する図。
【図３】同実施形態に係る制御の概要を示す図。
【図４】同実施形態に係る制御の概要を示す他の図。
【図５】同実施形態の制御手順の概略を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１２】
図１に１気筒の構成を概略的に示した３気筒のエンジン１００は、例えば自動車に搭載されるものである。このエンジン１００は、吸気系１、シリンダ２及び排気系５を備えている。吸気系１には、図示しないアクセルペダルに応じて開閉するスロットル弁１１が設けてあり、そのスロットル弁１１の下流には、サージタンク１３を一体に有する吸気マニホルド１２が取り付けてある。シリンダ２上部に形成される燃焼室２３の天井部には、点火プラグ８が取り付けてある。又、吸気マニホルド１２と吸気ポート２１との間には、後述する排気ガス再循環装置（以下、ＥＧＲ装置と称する）６を構成するＥＧＲスペーサ６１が取り付けてある。さらに、吸気マニホルド１２の吸気ポート側端部には、燃料噴射弁３が取り付けてある。この燃料噴射弁３は、後述する電子制御装置４により制御される。これに対して、排気系５には、Ｏ2センサ５１及び三元触媒５２が取り付けてあり、排気系５を構成する排気マニホルド５３から排気ガスの一部を還流するように、ＥＧＲ装置６が接続される。
【００１３】
ＥＧＲ装置６は、排気ガス還流管路（以下、ＥＧＲ管路と称する）６２と、そのＥＧＲ管路６２に設けられてＥＧＲ管路６２を通過する排気ガスの流量を制御する排気ガス還流制御弁（以下、ＥＧＲ弁と称する）６３と、シリンダヘッドの吸気ポート２１と吸気マニホルド１２との間に介在し、且つＥＧＲ管路６２の終端部に接続しているＥＧＲスペーサ６１とを備えて構成される。言うまでもなく、ＥＧＲ管路６２の始端部は、排気系５に設けられる三元触媒５２の上流において排気系５に連通するように排気マニホルド５３に接続される。ＥＧＲ装置６は、ＥＧＲ弁６３が開かれると、排気ガスがＥＧＲ管路６２及びＥＧＲスペーサ６１を経由して、スロットル弁１１よりも下流側つまり吸気ポート２１直前の位置に還流させるものである。ＥＧＲ弁６３の開度の制御は、電子制御装置４により行われる。
【００１４】
ＥＧＲスペーサ６１は、各気筒に対応する気筒と同数の吸入空気用開口６１ａを備えるとともに、そのそれぞれの吸入空気用開口６１ａに連通する枝分かれしたＥＧＲガス分配通路６１ｂを備える。各ＥＧＲガス分配通路６１ｂは、上流側で一つに合流して単一のＥＧＲ管路６２に連通し、ＥＧＲ管路６２を通じて還流されるＥＧＲガスをそれぞれの吸入空気用開口６１ａに分配する。
【００１５】
電子制御装置４は、マイクロコンピュータ４１と、メモリ４２と、入力インターフェース４３と、出力インターフェース４４とを備えて構成されている。マイクロコンピュータ４１は、メモリ４２に格納された、以下に説明する種々のプログラムを実行して、エンジン１００の運転を制御するものである。マイクロコンピュータ４１には、エンジン１００の運転制御に必要な情報が入力インターフェース４３を介して入力されるとともに、マイクロコンピュータ４１は、燃料噴射弁３、ＥＧＲ弁６３などに対して制御信号を、出力インターフェース４４を介して出力する。
【００１６】
具体的には、入力インターフェース４３には、サージタンク１３内の圧力を検出するための吸気圧センサ７１から出力される吸気圧信号ａ、エンジン回転数を検出するための回転数センサ７２から出力される回転数信号ｂ、車速を検出するための車速センサ７３から出力される車速信号ｃ、カムポジションセンサ７４から出力され、各気筒における例えば圧縮上死点などの行程をそれぞれ検出することで燃焼している気筒を判別する気筒判別信号ｄ、アクセルペダルの踏込量を検知する踏込量センサ７５から出力されるアクセルペダル信号ｅ、シリンダ２の外壁に取り付けられるノックセンサ７６からノッキングが発生した際に出力されるノッキング信号ｆ、吸気系１内の吸気温を検出する吸気温センサ７７から出力される吸気温信号ｇ、Ｏ2センサ５１から出力される電圧信号ｈなどが入力される。
【００１７】
出力インターフェース４４からは、点火プラグ８に対して点火信号ｍ、燃料噴射弁３に対して燃料噴射信号ｎ、ＥＧＲ弁６３に対して開閉信号ｏなどが出力される。
【００１８】
このような構成において、電子制御装置４は、吸気圧センサ７１から出力される吸気圧信号ａと回転数センサ７２から出力される回転数信号ｂとを主な情報として基本噴射量を決定し、空燃比フィードバック補正係数や各種環境条件に応じて設定される補正係数を乗じて最終的な燃料噴射量を算出し、燃料噴射量に対応する燃料噴射時間だけ燃料噴射弁３に通電して、燃料噴射弁３を開いて燃料を吸気系１に噴射させる。
【００１９】
また、エンジン１００の運転領域に応じた目標ＥＧＲ率を達成すべくＥＧＲ弁６３の開度を制御して排気ガス再循環制御（以下、ＥＧＲ制御と称する）を実施するＥＧＲ制御プログラムが電子制御装置４に格納してある。
【００２０】
加えて、電子制御装置４には、ノックセンサ７６のノッキング信号ｆを用いて、ノッキングの発生を制御するノックコントロールシステム（以下、ＫＣＳと称する）も備える。ＫＣＳは、ノックセンサ７６が出力するノッキング信号ｆに基づいて、全気筒のノッキング回数の累積値を計数または演算し、当該累積値の増加に応じて点火時期を遅角制御することにより、さらなるノッキングの発生を抑止するものである。本実施形態に係る異常検出プログラムは、ＫＣＳの働きにより漸次増大する遅角量が最も大きくなっている気筒に対し、後述する燃料の供給の停止すなわち燃料噴射の間引きを行うようにしている。
【００２１】
しかして本実施形態に係る電子制御装置４は、検出されたエンジン１００の回転数が所定値以下であり且つ検出された吸気圧が所定値以上に高くなる所定の運転領域をプレイグニッション発生領域ＰＩＡに設定し、運転状態が前記プレイグニッション発生領域ＰＩＡに近づくと、特定の気筒への燃料の供給を停止することを特徴とするものである。
【００２２】
図２には運転状態とプレイグニッションを起こし易いプレイグニッション発生領域ＰＩＡとの関係が示されている。同図に示すようにプレイグニッション発生領域ＰＩＡは、上記の通り吸気温センサ７７から且つ検出された吸気圧が所定値以上に高くなる所定の領域が指し示されているが、さらに、吸気温が高くなる程拡大するように設定する。
【００２３】
そして本実施形態では、図３に示すように、運転状態がプレイグニッション発生領域ＰＩＡに近づくほど、燃料供給を停止する回数すなわち間引き比ｍを増やすようにしている。具体的には、燃料供給を停止する回数を増やすことにより、燃焼噴射が停止された気筒の温度をより低減させつつ、トルクの低下に伴うドライバビリティの変化をより顕著に運転者に感じさせるようにしている。
【００２４】
特に本実施形態では、図４に示すように、３つ気筒に対する燃料噴射の間引きを、間引きを行う燃料噴射の最小単位であるユニットＵと、そのユニットＵを繰り返す回数である周期ｎ、そして間引きを行う単位である間引き比ｍをそれぞれ設定することにより、具体的な燃料噴射の間引きを行うようにしている。ここで、「間引き比ｍ」とは、本実施形態では設定された一つの周期ｎにおける１０単位のユニットＵのうち、燃料噴射の間引きを行ったユニットＵの割合を％で示したものである。同図では斯かる燃料噴射の間引きの一例として、ユニットＵを３の倍数である６、周期ｎを１０単位における１０に設定するとともに、ＫＣＳにより最も点火時期が遅角に制御された第一気筒＃１に対し、間引き比ｍを２０％とした場合の燃料噴射の挙動を示している。このように、１周期ｎにおいて１０あるユニットＵの内、最初の２ユニットＵにおいて第一気筒＃１のみの燃料噴射を休止するようにしている。そして次回の燃料噴射の休止は、次回の周期ｎにて、そのときの運転状態に応じて行うようにする。
【００２５】
また本実施形態では、各運転状態に対する間引き比ｍ、或いはユニットＵ、周期ｎを設定する手段の一例として、例えば吸気温を１０℃単位で分けて設定された複数のマップを適宜選択し、読み出すことにより行われる。具体的には、各吸気温に対応するマップにおいて、吸気圧及びエンジン１００の回転数に対応した間引き比ｍ、ユニットＵ、周期ｎのセットを読み出すことにより、燃料噴射の間引きを実行するようにしている。ここで、各マップに記された間引き比ｍ、ユニットＵ、周期ｎのセットは、例えば予め実験的に得られた値を採用している。
【００２６】
そして以下、図５を参照しつつ、運転状態の検出から燃料噴射の間引きを実行するまでの手順について説明する。
【００２７】
まず運転状態を検出すべく、回転数センサ７２からからエンジン１００の回転数（ステップＳ１）、吸気温センサ７７からから吸気圧（ステップＳ２）、そして吸気温センサ７７からから吸気温をそれぞれ検出する。そしてこれらの値により特定される運転領域が、図２に示すようなプレイグニッション発生領域ＰＩＡ内に有るか、或いは図３に示すようにプレイグニッション発生領域ＰＩＡに近接していると（ステップＳ４）、吸気温によって複数に分けられたマップの一から間引き比ｍ等を、具体的にはユニットＵ、周期ｎ及び間引き比ｍを参照する（ステップＳ５）。そして本実施形態では３つある気筒の内、上記のＫＣＳにより最も点火時期が遅角に制御された気筒を特定する（ステップＳ６）。そして特定された気筒に対し、ステップＳ５にて決定されたユニットＵ、周期ｎ並びに間引き比ｍに基づいて燃料噴射の間引きが実行される（ステップＳ７）。
【００２８】
以上のような構成とすることにより、本実施形態に係る内燃機関たるエンジン１００は、運転状態が前記プレイグニッション発生領域ＰＩＡに近づくと、燃料の供給停止によりトルク変動を発生させてドライバビリティを意図的に悪化させることで運転者にプレイグニッション発生領域ＰＩＡへ接近していることを違和感として気付かせることができる。
【００２９】
ここで、吸気温、吸気圧、エンジン１００の回転数に依存して、図２に示すようなプレイグニッション発生領域ＰＩＡが存在し、このプレイグニッション発生領域ＰＩＡで長期間運転すると、プレイグニッションの発生によりエンジン１００破損等の虞があることを認識していても、これまでは、「今その領域で、或いはそれに近い領域で運転している」との情報が運転者には伝わらないという問題があった。しかし本実施形態のような燃料噴射の間引きにより、運転中に違和感を感じた運転者は例えばアクセルペダルの踏み込み量を減じたり、ギアをローギアに変速したりすることで、運転領域がプレイグニッション発生領域ＰＩＡに突入することを未然に防止することができるようになる。その結果、点火時期を遅角側に変更してトルクや燃費の低下を招来することなくプレイグニッションによるエンジン１００の損傷を有効に回避を実現し得たものとなっている。
【００３０】
特に本実施形態では、燃料噴射の間引きをユニットＵ単位で行うことで燃料噴射の間引きをユニットＵ単位で間欠的に行うことにより、燃料噴射停止によるエンジンストールを有効に回避している。また燃料噴射の間引きをユニットＵ内では最初に行うようにして、最も遅角している第一気筒＃１の温度を速やかに下げ、プレイグニッション並びにノッキングを起こし難くするようにしている。
【００３１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【００３２】
例えば、上記実施形態では上記実施形態では燃料の供給停止をユニット、周期並びに間引き比をそれぞれ設定することにより行う態様を開示したが、勿論、ユニット及び周期を固定し、間引き比のみを変化させるようにしたものであってもよい。また上記実施形態ではノックコントロールシステムが発生した気筒を特定し、燃料の供給停止を行ったが、予め所定の気筒を特定し燃料の供給を行っても良く、この場合であっても運転者には上記した運転中の違和感を有効に与えることによるプレイグニッションの回避が実現し得る。さらに上記実施形態では吸気温、吸気圧及びエンジン回転数を参照してプレイグニッション領域を設定していたが、例えばＥＧＲ量やＥＧＲ率等、異なったパラメータも加えて当該イグニッション発生領域の設定を行うようにしても良い。また、内燃機関が有する気筒の数やノックコントロールシステムの具体的な態様は上記実施形態のものに限定されることはなく、既存のものを含め、種々の態様のものを適用することができる。
【００３３】
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は火花点火を行う内燃機関として利用することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１００…内燃機関（エンジン）
３…燃料噴射弁
７１…吸気圧センサ
７２…回転数センサ
ＰＩＡ…プレイグニッション発生領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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